Рис. 6.6. Связь разностей глубины промерзания грунтов (см) на оголенном и покрытом снежным покровом участке с суммой отрицательных температур.

6.6. Определение расчетной глубины промерзания грунта земляного полотна автомобильных дорог

Как указывалось выше, при проектировании дорог требуется знать глубину промерзания оголенного от снежного покрова грунта, а карты изолиний (рис.6.2) составлены с учетом снежного покрова, в связи с этим необходимо знать переходный коэффициент. Для определения корреляционного коэффициента нами применен метод "аналога" [12, 13], который заключается в сопоставлении параллельных наблюдений за глубиной промерзания под снежным покровом и без него.

За "аналог" берем ст. Добеле, так как на этой станции были организованы специальные наблюдения за глубиной промерзания грунтов, оголенных от снежного покрова, а также и под снегом в течение 5 лет.

По этим данным были определены Zcp и Сvдля оголенного грунта. Но ввиду того, что наблюдений за глубиной промерзания на оголенном участке недостаточно, то для более полного определения средней глубины промерзания и коэффициента вариации был применен метод "годо-станций" [94]. Метод "годо-станций" заключается в следующем: данные многолетних наблюдений на нескольких, расположенных в разных, но одноррдных по условиям постам, объединяем в одну группу, выписываем в статистический ряд и обобщаем в форме кривых распределения и вероятностей повторения наблюдаемых величин.

Учитывая вышеизложенное и имея данные о глубине промерзания, произведен расчет Zср (среднюю глубину промерзания), коэффициентов вариации и асимметрии для оголенного от снежного покрова и находящегося под снежным покровом грунта.

Расчеты сведены в табл.6.11 и 6.12

Таблица 6.12. Расчет Zcp,Cv и Cs для грунта, покрытого снегом

Zcp=38 см, Cv= 0,62 , Сs = 1,24.

По вычисленным параметрам Zcp, Cv и Csстроим кривую обеспеченности глубины промерзания грунта для оголенного и покрытого снегом. Кривую строим на клетчатке вероятности (рис. 6.7). Модульный коэффициент Ksдля оголенного от снежного покрова грунта определяем на той же вертикали для того же года, но по теоретической кривой обеспеченности "аналога" (рис. 6.7).

а)

б)

в)

Рис. 6.7. Схема промерзания и оттаивания грунтов земляного полотна:

а – процесс промерзания; б – максимальная глубина промерзания; в – процесс оттаивания грунта;

1 – мерзлый грунт; 2 – ледяные линзы; 3- направление поступления влаги в земляное полотно.

Расчет глубины промерзания грунта, оголенного от снежного покрова по методу "аналога" приведен в табл. 6.13.

Таблица 6.13. Расчет глубины промерзания грунта по методу "аналога"

Умножая среднюю глубину промерзания грунта, оголенного от снежно го покрова, Zср = 82,1 см на вычисленный модульный

коэффициент Ks, получим глубину промерзания, оголенного от снежного покрова при разном проценте обеспеченности (табл. 6.11). Данные о глубине промерзания грунта покрытого снегом и соответствующие расчеты приведены в табл. 6.12.

Определение коэффициента вариации Сv и ассиметрии Cs приведено в табл. 6.14, а расчетных глубин промерзания грунта, оголенного от снежного покрова — в табл. 6.15 под снегом - в табл. 6.16.

Таблица 6.14. Расчет CvиСsдля оголенного от снежного покрова грунта по удлиненному ряду

Zcp=82,5 см, Cv= 0,47 , Сs = 0,9

Таблица 6.15. Определение расчетной глубины промерзания грунта оголенного от снежного покрова

На основании таблиц 6.15 и 6.16 определяем коэффициент корреляции по следующей формуле:

Zс— глубина промерзания грунта под снегом.

Подставив в формулу для Кп значения Zor и Zс из табл.6.15 и 6.16получим, что корреляционный коэффициент изменяется в

пределах от 1,7 до 2,3, Кпср= 2.

Таким образом, корреляционный коэффициент, можно определить глубину промерзания грунтов, оголенных от снежного покрова, по формуле:

Для сравнения приведены расчетные глубины промерзания грунтов по предлагаемому методу и по формулам А.Н. Будникова и В.Ф. Утенкова (табл.6.17.).

Таблица 6.17. Таблица глубин промерзания грунта, вычисленных по формулам и по методу "аналога"

Из табл.6.17 видно, что глубина промерзания грунтов, определенная статистическим методом и по формулам отличается незначительно. Это говорит о том, что данный метод вполне может быть использован для определения глубины промерзания грунта.

Преимущество его состоит в том, что он позволяет учесть вероятность повторения глубины промерзания грунта, а так же достаточно прост.

Процент обеспеченности и переходный коэффициент Кп следует принимать в зависимости от категории дороги. Для автомобильных дорог рекомендуем принимать следующие их значения (табл.6.18).

Таблица 6.18. Рекомендуемые значения процента обеспеченности и переходного коэффициента

6.7 Районирование территории Республики Беларусь по глубине промерзания грунтов

На проектирование, строительство и эксплуатацию автомобильных дорог существенное влияние оказывает глубина промерзания грунтов, природные условия местности, к ним относятся: тип грунта, сумма мороза-дней, влажность грунта, толщина снежного покрова и другие, которые легли в основу районирования территории Республики Беларусь по глубине промерзания.

Территория Республики Беларусь разделена на три зоны

(рис.6.9.)

Рис. 6.9. Районирование территории Республики Беларусь по глубине промерзания грунтов.

I-я зона —Юго—Западная. Граница eec Запада — государственная граница Республики Беларусь, с Востока - граница зоны проходит по городам: Вороново—Ивье—Новогрудок— Ганцевичи — Житковичи — Лельчицы;

III-я зона — Северо-Восточная. Граница ее с Востока — государственная граница Республики Беларусь, с Запада граница проходит по городам: Шаркавoина— Глубокое — Докшицы — Борисов — Березино —Кличев— Бобруйск — Жлобин —Будо— Кошелево— Ветка;

II-я зона находится между границами I и III-ей зон.

I-я зона характеризуется средней многолетней глубиной промерзания грунтов в пределах 45-50 см и суммой градусо-дней

мороза 500-800; II-я зона - средняя многолетняя глубина промерзания грунтов - 50-60 см и 800-1000 градусо-дней мороза; III-я зона соответственно 60-75 см средняя многолетняя глубина промерзания грунтов и суммой 1000-1300 градусо-дней мороза.

Границы зон примерно совпадают с климатическими картами: температурой воздуха в самые холодные периоды года, с высотой снежного покрова, количества дней его стояния, почвенногрунтовой картой и др.